[发明专利]焊接结构物用马氏体系不锈钢

说明书

技术领域

本发明提供一种适于焊接结构物用的马氏体系不锈钢，特别涉及一种耐应力腐蚀裂纹性优异的焊接结构物用马氏体系不锈钢。 

背景技术

在自油田或气田产出的石油或天然气中含有二氧化碳(CO₂)、硫化氢(H₂S)等具有高腐蚀性的伴随气体。要求用于运输上述那样的高腐蚀性的流体的管路等的焊接结构物所用的钢材具有优异的耐腐蚀性。以往，关于焊接结构物用钢材，对由二氧化碳造成的整面腐蚀以及由硫化氢造成的硫化物应力裂纹(以下，称为“SSC”。)进行了大量研究。 

例如，公知的有通过添加Cr能够降低腐蚀速度。于是，作为在高温的二氧化碳环境中使用的管路用钢材，一直使用增加了钢中的Cr添加量的、13Cr钢等马氏体系不锈钢。 

但是，马氏体系不锈钢在含有微量硫化氢的环境下会发生SSC。由于SSC是裂纹发展到贯穿壁厚的时间短、且是局部发生的现象，因此提高耐硫化物应力裂纹性(以下，称为“耐SSC性”)比提高耐整面腐蚀性更重要。 

为了改善耐SSC性，在马氏体系不锈钢中添加适量的Mo以及Ni而使处于硫化氢环境下的耐腐蚀保护膜稳定化是很有效的。另外，专利文献1公开了这样一种技术：通过添加Ti、Zr以及REM(稀土类元素)来固定会使耐SSC性变差的P，减少固溶P，从而谋求实质性的低P化。 

在非专利文献1中提出了这样一种技术：通过降低母材的C 含量，抑制焊接热影响部(以下，将“热影响部”称为“HAZ”。)的硬度上升，从而提高焊接部的耐SSC性。 

近年，在80～200℃左右的高温且含有氯离子以及CO₂的高温二氧化碳环境(以下，称为“Sweet环境”。)中使用的马氏体系不锈钢材中，在其焊接部产生应力腐蚀裂纹(以下，称为“SCC”。)的这一问题日趋显著。与SSC同样，SCC是裂纹发展到贯穿壁厚的时间较短且是局部发生的现象。 

关于提高Sweet环境中的马氏体系不锈钢材的HAZ的耐应力腐蚀裂纹性(以下，称为“耐SCC性”。)，例如在专利文献2中公开了一种将P的含量限制在0.010％以下的圆周焊接接头的制造方法。 

专利文献1：日本特开平5-263137号公报 

专利文献2：日本特开2006-110585号公报 

非专利文献1：M.Ueda et al.：Corrosion/96Paper No.58，Denver 

如下所示，采用各文献所公开的技术，在Sweet环境中无法避免马氏体系不锈钢的焊接部的SCC。 

即，REM虽然与P的结合力较高，但与O的结合力极高，若无法将O量控制到足够低，则不能充分发挥利用REM来固定P的功能。但是，在专利文献1所述的发明中，并没有特别留意钢中的O量，即使能够提高耐SSC性也不至于能够提高耐SCC性。 

如非专利文献1所述的技术所述，对于硫化氢环境中的SSC实施硬度限制是有效的，但Sweet环境中的SCC敏感性与硬度是无关的。另外，在该文献所述的技术中，没有任何关于限制固溶P量的记载。 

在专利文献2所述的发明中，只不过是从热加工性以及连 续铸造中的稳定制造性的观点出发来添加REM。这从专利文献2的实施例中也可获知。即，专利文献2的实施例的钢L虽然是添加REM的钢的例子，但同时也添加了B以及Mg，其添加目的是为了获得热加工性以及连续铸造中的稳定制造性。另外，在专利文献2所述的发明中也没有考虑到钢中的O量。 

因而，为了避免在Sweet环境中马氏体系不锈钢的焊接部的SCC，必须非常严格地限制固溶P的量。 

发明内容

本发明是为了解决上述问题而做成的，其目的在于提供一种耐SCC性优异的的焊接结构物用马氏体系不锈钢。 

作为SCC的发生原因，以往公知是伴随着Cr碳化物(Cr碳化物)的析出会生成Cr缺乏层，即所谓的“敏化”。敏化尤其产生在奥氏体系不锈钢中，但也会产生在铁素体系或马氏体系不锈钢中。作为防止敏化的方法，公知的有通过适当添加Ti、Nb等易于生成碳化物的元素来抑制Cr碳化物的析出的方法。 

因此，本发明人使用添加Ti以及未添加Ti的马氏体系不锈钢的焊接接头对Sweet环境中的SCC的发生状况进行了详细调查，结果获得下述(a)～(e)的见解。 

(a)在焊接部的HAZ处，若在形成有焊接氧化皮的部分的母材表层中的晶界处存在Cr缺乏部，则会以该处为起点发生SCC。